桥台设计讲义-1(2008-8-6).pdf

1 第一节第一节 一般规定一般规定 1.1 墩台结构在施工、运营过程中，应具有规定的强度、稳定性、刚度、耐久性，位于重要城镇的桥梁墩台，应适当考虑造型美观 1.2 墩台的结构尺寸及采用的材料，应考虑地区气温对其耐久性的影响 1.3 墩台类型的选定，应根据地形、地质、水文、线路、上部结构、施工条件和经济等综合考虑一般采用刚性实体墩台及空心墩，不得采用柔性墩和轻型结构同一座桥内，宜减少墩台类型 1.4 墩台身应检算强度、整体纵向弯曲稳定、墩台顶弹性水平位移，基底应检算压应力、合力偏心、基底倾覆稳定和滑动稳定等 铁路桥梁常用桥台类型：铁路桥梁常用桥台类型： 时速 120km/h 单线铁路 耳墙式桥台 2 时速 350km/h 客运专线铁路 一字形桥台 3 时速 350km/h 客运专线铁路 斜交一字形桥台 时速 160~200km/h 单线铁路 挖方内桥台 时速 160~200km/h 双线铁路 挖方内桥台 4 时速 160~200km/h 铁路 单线 T 形桥台 时速 160~200km/h 铁路 双线 T 形桥台 5 时速 250km/h 客货共线铁路 高台正面 时速 250km/h 客货共线铁路高台 侧面 6 桥台特殊工点设计实例桥台特殊工点设计实例 7 第二节第二节 墩台构造墩台构造 2.1 墩台顶帽构造墩台顶帽构造 桥台顶帽一般为矩形，上设支承垫石，其尺寸及钢筋的设置应根据梁跨、墩台身尺寸、施工、架设、养护及电气化设施等要求决定。

简支梁梁端的空隙应考虑梁及墩台的施工误差、温度变形等因素对钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁，当跨度 L≤16m 时，为 60mm；L≥20m 时，为 100mm；对钢梁、连续梁等特殊设计梁跨，可按计算确定但不应小于 100mm 曲线上和坡道上应考虑曲线及坡道布置对空隙的影响，大跨度梁尚应考虑预留拱度和荷载(恒载、远期活载、列车竖向动力作用等)引起梁的伸缩等影响 顶帽上(无支座者除外)应设置配钢筋的支承垫石 支承垫石外边缘距支座底板的边缘为 0.15～0.20m，支承垫石顶面应高出顶帽排水坡的上棱 对于普通铁路桥梁设计来说，支承垫石边缘距顶帽边缘不应小于：对于普通铁路桥梁设计来说，支承垫石边缘距顶帽边缘不应小于： 1 顺桥方向 跨度 8m＜L＜20m 时为 0.25m； 跨度 L≥20m 时为 0.40m. 2 横桥方向 当顶帽为圆弧形时，支承垫石角至顶帽最近边缘的最小距离与顺桥方向相同 当顶帽为矩形时，支承垫石角至顶帽边缘的最小距离为 0.50m 顶帽横桥方向的宽度除应满足上述要求和更换支座的顶梁要求外，还应符合下列要求： 跨度 8m＜L＜20m 时不小于 5m； 跨度 L≥20m 时为 6m. 对高速铁路客运专线来说，按“新建时速对高速铁路客运专线来说，按“新建时速 300~350 公里客运专线铁路设计暂行规定”公里客运专线铁路设计暂行规定”6.4.5 条规定：条规定： 支座板边缘至墩台边缘的距离 跨 度（m） L＜15 15≤L＜20 20≤L＜30 30≤L＜40 L≥40 距离（cm） 15 20 25 35 40 顶帽的混凝土强度等级应采用不低于 C30，其厚度不应小于 0.40m，并设置钢筋。

顶帽上应设有不小 3%的排水坡(无支座的顶帽可不设)，并应设有突出墩台身0.10～0.20m 的飞檐 （对于设置泄水管的墩台，可以不必设置飞檐） 曲线上桥处梁缝增值的计算：曲线上桥处梁缝增值的计算： 曲线上的梁布置办法采用 f1=f/2~0 之间的任何数值，此时不需验算梁的强度如8 采用 0＞f1＞f/2，则必须根据其相应的超载系数，验算内外梁的强度在不等跨梁的配合中，比较合理的曲线布置，按大跨梁要求来确定偏距 E 值 桥台布置：常用的有两种方法： （1）直线布置； （2）折线布置 （1）直线布置：当台尾线路偏离台中心线距离≤10cm 时，采用直线布置； （2）折线布置：当 d>10cm 时，桥台中心线应按折线布置桥台与梁间偏距 E 值，不论其跨度大小均按梁的需要确定，当 E 值大于 10cm 时，一律采用 10cm台尾中心也可置于线路中心线上（E=0） ，如因此而使台尾产生负角时，则台尾中心按台前 E 值设置 桥台布置形式的确定： （1）桥台按直线或折线布置的确定 当桥台按折线布置，以台尾偏距 E0=0 算得台前梁缝增值△台前≤△台前max时，桥台可按直线布置，否则，应按折线布置。

△台前max，是以 d=10cm 时，相应于台长 l0的台前梁缝增值，按下式计算：△台前max=19.5/l0(cm) （2）桥台按折线布置时台尾偏距的确定 当台尾中心偏离线路中心线的距离≥10cm 时， 桥台应按折线布置 台尾偏距的确定，是以台尾偏角不出现负角为原则 当△01＞ △02台尾偏角为正， 按台尾中心线与线路中心线重合布置；当△01＜ △02台尾偏角为负，按台尾中心线与弦线平行布置 2.2 墩台托盘构造墩台托盘构造 在满足桥墩台顶帽横向宽度的同时，为了减小墩台身横向尺寸，节约圬工，实体桥墩台多采用托盘式顶帽托盘式顶帽悬出墩台身缩颈以外的尺寸，应考虑梁部荷载及架梁移梁的影响，为了保证悬出部分的安全，参照已往设计经验，拟定在顶帽缩颈处横向宽度 B 不宜小于支座下座板外援的间距 b，a 不得大于 30 度，b 角不得大于 45 度 9 2.3 墩台身构造墩台身构造 实体墩台(主要是对片石砌注筑的墩台的一些构造要求，现在基本不采用了)，由托盘底尺寸确定出桥台台身构造尺寸，然后进行台身各控制截面应力、偏心检算，满足要求即可 2.4 其它构造要求其它构造要求 桥台顶采用台尾或台顶道渣槽两侧设置泄水管排水等方式，并应有良好的排水设施。

台顶道碴槽内的排水坡不应小于 3% 墩台应减少施工接缝、 截面突变等脆弱截面 在混凝土桥台脆弱截面及施工接缝处，应采用安设接头钢筋等加强措施 第三节第三节 设计荷载设计荷载 3.1 一般要求一般要求 桥墩台设计应满足墩台的强度及稳定性等要求 桥梁设计时，应仅考虑主力与一个方向(顺桥或横桥方向)的附加力相结合根据各种结构的不同荷载组合，应将材料基本容许应力和地基容许承载力乘以不同的提高系数 3.2 恒载恒载 1）桥台自重 2）梁部结构及桥面重 桥面的自重由于桥面使用的材料，枕木，道碴槽及人行道宽度的不同而有所变化现在一般可以从所套用的梁图上查取 3.3 作用于桥台上的土压力作用于桥台上的土压力 土压力按其产生的条件，可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力一般桥墩台（包括墩台身前侧土压力）只考虑按库伦（楔体极限平衡）理论推导的主动土压力公式推导中，假设支挡建筑物为半无限体，取单位长度计算土压力当计算桥墩台滑动稳定时，前侧部受冲刷部分土的侧压力，可按静止土压力计算 对一般渗水土采用内摩擦角ф=33°； 对一般填石(利用弃碴)采用内摩擦角ф=40°；填料与墩台表面的外摩擦角δ=ф/2。

当实际情况与上述有出入时，应以实际资料或通过试验作为计算的根据若土质分层有变化或水位影响计算参数时，应作分层计算 台后过渡段填土的内摩擦角应根据台后填筑的实际情况确定 在计算滑动稳定时，墩台前侧不受冲刷部分土的侧压力可按静止土压力计算 列车静活载在桥台后破坏棱体上引起的侧向土压力，应按列车静活载换算为当量10 均布土层厚度计算(见桥规附录 A) 3.4 静水压力与浮力静水压力与浮力 位于碎石类土、砂类土、粉砂土等透水地基上的墩台，当检算稳定性时，应考虑设计洪水频率水位的水浮力；计算基底应力或基底偏心时仅考虑常水位(包括地表水或地下水)的水浮力 检算墩台身截面或检算位于黏土上的基础，以及检算岩石(破碎、裂隙严重者除外)上的基础且基础混凝土与岩石接触良好时，均不考虑水浮力 位于粉质黏土和其他地基上的墩台，不能肯定是否透水时，应分别按透水与不透水两种情况检算基底而取其不利者 3.5 列车活载列车活载 按目前设计遇到的情况分以下二种活载： 1）”中- 活载” ，标准活载的计算图式见下图 设 计采用“中—活载”加载时，标准活载计算图式可任意截取 2）客运专线”ZK” 活载.（0.8*”UIC”活载） 3）长大货物列车活载 4）架桥机检算 桥跨结构和墩台尚应按其所使用的架桥机加以检算。

实体墩台不计活载冲击力 3.6 离心力离心力 桥梁在曲线上时，应考虑列车竖向静活载产生的离心力离心力应按下列公式计算： 11 对集中活载 N： )(1272 NfRVF×=对分布活载q： )(1272 qfRVF×=   −+−−=LVVf88.2175. 1814 100012000. 1式中 N——“中—活载”图式中的集中荷载（kN） ； q——“中—活载”图式中的分布荷载（kN/m） ； V——设计速度（km/h） ； R——曲线半径（m） ； L——桥上曲线部分荷载长度（m） ； f ——竖向活载折减系数 当 L≤2.88m 或 V≤120km/h 时，f 值取 1.0，当计算 f 值大于 1.0 时取 1.0当 L＞150m时，取 L=150m 计算 f 值 2 离心力按水平向外作用于轨顶以上 2.0 m 处 3 当设计速度大于 120km/h 时，离心力和竖向活载组合时应考虑以下三种情况： ①不折减的“中—活载”和按 120km/h 速度计算的离心力（f =1.0） ； ②折减的“中—活载” （f×N，f×q）和按设计速度计算的离心力（f ﹤1.0） ； ③曲线桥梁还应考虑没有离心力时列车活载作用的情况。

3.7 制动制动力力或牵引或牵引力力 制动力或牵引力应按列车竖向静活载的 10%计算但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的 7%计算 双线桥应采用一线的制动力或牵引力；三线或三线以上的桥应采用两线的制动力或牵引力按此计算的制动力或牵引力不考虑对双线竖向活载进行折减的规定 桥头填方破坏棱体范围内的列车活载所产生的制动力或牵引力不予计算 制动力或牵引力作用在轨顶以上 2m 处，但计算桥墩台时移至支座中心处，计算台顶活载的制动力或牵引力时移至轨底，计算刚架结构时移至横杆中线处，均不计移动作用点所产生的竖向力或力矩 采用特种活载时，不计算制动力或牵引力 简支梁传到桥台上的纵向水平力数值按全孔的 100%计算 3.8 横向摇摆横向摇摆力力 12 横向摇摆力应取 100kN，作为一个集中荷载取最不利位置，以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面 多线桥梁只计算任一线上的横向摇摆力空车时应考虑横向摇摆力 3.9 无缝线路长钢轨纵向力无缝线路长钢轨纵向力 铺设无缝线路的桥梁，桥梁设计应考虑无缝线路长钢轨纵向力作用检算墩台时伸缩力、挠曲力、断轨力作用点为墩台支座铰中心，台顶断轨力作用点为台顶。

断轨力可在全联范围内的墩台上分配伸缩力分桥台伸缩力和桥墩伸缩力 等跨简支梁桥，有碴轨道上铺设 60kg/m 钢轨无缝线路，相邻桥墩纵向水平线刚度差小于较小墩的 50%，伸缩力可按表 B.0.1 取值 无缝线路固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力无缝线路固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力 表 B.0.1 伸缩力(kN) 梁 型 跨度 (m) 桥墩刚度 (kN/cm·线) 轨道结构 桥台(固定支座) 桥墩 ≤12 150 混凝土枕 55 10 16 200 混凝土枕 70 10 20 250 混凝土枕 85 15 24 400 混凝土枕 95 25 32 500 混凝土枕 115 35 混 凝 土 简 支 梁 40 750 混凝土枕 135 45 注：伸缩力计算时，线路纵向阻力取 70N/cm 普通铁路常用跨度梁桥单股钢轨挠曲力普通铁路常用跨度梁桥单股钢轨挠曲力 表 B.0.2 车前挠曲力(kN) 梁 型 跨度 (m) 梁高 (m) 桥墩刚度 (。